Какое количество теплоты нужно, чтобы 100 г воды, взятой при температуре 283 К, довести до кипения и испарить 10% от ее объема? Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг • °С), а удельная теплота парообразования воды равна 2,3 МДж/кг.

Физика 11 класс Термодинамика Количество теплоты 100 г воды температура 283 К кипение воды испарение 10% удельная теплоёмкость удельная теплота парообразования физика 11 класс Новый

Чтобы решить задачу, нам нужно определить, сколько теплоты потребуется, чтобы сначала нагреть воду до точки кипения, а затем испарить 10% от её объема. Давайте разберем это по шагам.

Шаг 1: Нагревание воды до точки кипения

Температура кипения воды равна 373 К (или 100 °C). Начальная температура воды составляет 283 К. Для начала найдем, сколько теплоты нужно для нагрева воды от 283 К до 373 К.

• Масса воды (m) = 100 г = 0,1 кг
• Начальная температура (T1) = 283 К = 10 °C
• Конечная температура (T2) = 373 К = 100 °C
• Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг • °С)

Формула для расчета количества теплоты (Q) при нагревании:

Q = m * c * (T2 - T1)

Теперь подставим значения:

Q1 = 0,1 кг * 4200 Дж/(кг • °С) * (100 °C - 10 °C)

Q1 = 0,1 * 4200 * 90 = 37800 Дж

Шаг 2: Испарение 10% от объема воды

Теперь нам нужно испарить 10% от объема воды. Объем 100 г воды равен 100 см³ (поскольку плотность воды примерно 1 г/см³). 10% от 100 см³ составляет 10 см³.

Теперь найдем массу испаряемой воды:

• 10 см³ воды = 10 г = 0,01 кг

Удельная теплота парообразования воды составляет 2,3 МДж/кг, что равно 2,3 * 10^6 Дж/кг. Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для испарения:

Q2 = m * L

где L - удельная теплота парообразования.

Подставляем значения:

Q2 = 0,01 кг * 2,3 * 10^6 Дж/кг

Q2 = 23000 Дж

Шаг 3: Общая теплота

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения:

Q_total = Q1 + Q2

Q_total = 37800 Дж + 23000 Дж = 60800 Дж

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для нагрева 100 г воды до кипения и испарения 10% от её объема, составляет 60800 Дж.